(57)【要約】【課題】耐摩耗性及び耐焼付き性が優れた燃料噴射ポンプを提供する。【解決手段】燃料噴射ポンプは、駆動軸２０と、カム２１と、カムリング２３と、タペット２４と、ポンプハウジングとを備える。駆動軸２０は、エンジンによって駆動され、カム２１は駆動軸２０に対し、偏心して設けられ、駆動軸２０とともに回転する。カムリング２３は、カム２１の外周に回転自在に支持され、駆動軸２０の回転によって公転運動を行う。タペット２４は、一端がカムリング２３の所定面に当接し、カムリング２３の公転運動により往復移動する。ポンプハウジングは、タペット２４を往復移動可能に支持すると共に、タペット２４の他端によって燃料が加圧される燃料加圧室４０を形成する。タペット２４の内部に一端と他端を貫通する通孔２４１が形成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に高圧燃料を供給する燃料噴射ポンプであって、
エンジンによって駆動される駆動軸と、
前記駆動軸に対し、偏心して設けられたカムと、
前記カムの外周に回転自在に支持され、前記駆動軸の回転によって公転運動を行うカムリングと、
一端が前記カムリングの所定面に当接し、前記カムリングの公転運動により往復移動する可動部材と、
前記可動部材を往復移動可能に支持すると共に、前記可動部材の他端によって燃料が加圧される燃料加圧室を形成するポンプハウジングとを備え、
前記可動部材は、その内部に、前記一端と前記他端とを貫通する通孔を有していることを特徴とする燃料噴射ポンプ。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料噴射ポンプにおいて、
前記可動部材の前記一端には凹部が形成されていることを特徴とする燃料噴射ポンプ。
【請求項３】
請求項２に記載の燃料噴射ポンプにおいて、
前記通孔と前記凹部とは繋がっていることを特徴とする燃料噴射ポンプ。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の燃料噴射ポンプにおいて、
前記凹部は円錐形であることを特徴とする燃料噴射ポンプ。
【請求項５】
請求項２又は３に記載の燃料噴射ポンプにおいて、
前記凹部は円柱形であることを特徴とする燃料噴射ポンプ。
【請求項６】
請求項２又は３に記載の燃料噴射ポンプにおいて、
前記凹部はドーム形であることを特徴とする燃料噴射ポンプ。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の燃料噴射ポンプにおいて、
前記可動部材の前記通孔の形成方向と前記可動部材の移動方向とは同じであることを特徴とする燃料噴射ポンプ。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の燃料噴射ポンプにおいて、
前記可動部材の前記一端側の前記通孔の開口面積より、前記可動部材の前記他端側の端面面積が大きいことを特徴とする燃料噴射ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関（以下「エンジン」という）用の燃料噴射ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばエンジンのカムシャフトと共に回転する駆動軸を備えた燃料噴射ポンプが公知である。具体的には、駆動軸に対しカムリングなどの駆動力を伝達する部材が偏心して設けられたカムに組み付けられ、駆動軸の回転にともない回転せずに公転運動するカムリングにより可動部材が往復駆動する燃料噴射ポンプが公知である。このような燃料噴射ポンプでは、可動部材が往復駆動することにより、燃料加圧室に吸入された燃料が加圧され給送される。
【０００３】
ところで、カムリングが可動部材と直接摺動し可動部材が往復駆動するポンプの場合、カムリングと可動部材との接触面積が小さく面圧が高いため、カムリングと可動部材との摩耗が生じ、摺動箇所が焼きつく虞がある。
また、近年、エンジンの出力向上並びにエンジンから排出される物質の低減を図るため、燃料の噴射圧力のさらなる向上が要求されている。したがって、カムリングと可動部材との接触面に作用する圧力がより大きくなる傾向にあり、この場合は特に、摺動箇所の焼き付きという問題が顕著となる。
【０００４】
このような問題を解決するための技術として、可動部材またはカムリングの摺動側の端部に格子状の溝を形成する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
また、駆動力伝達部材のカムリング側の端部に外周部から中心部へかけて窪み部を形成する技術が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−４９７４５号公報
【特許文献２】特開２００３−７４４３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１、２に開示された技術によっても、燃料の噴射圧力のさらなる向上を図る場合には、摺動箇所の面圧負荷及び摺動速度が増大するため、摺動面の油膜切れをもたらすことが懸念される。
本発明は、上述した問題を解決するためになされたものであり、その目的は、耐摩耗性及び耐焼付き性が優れた燃料噴射ポンプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決するためになされた請求項１の燃料噴射ポンプは、駆動軸と、カムと、カムリングと、可動部材と、ポンプハウジングとを備える。駆動軸は、エンジンによって駆動される。カムは、駆動軸に対し偏心して設けられ、駆動軸とともに回転する。カムリングは、カムの外周に回転自在に支持され、駆動軸の回転によって公転運動を行う。可動部材は、一端がカムリングの所定面に当接し、カムリングの公転運動により往復移動する。例えば、可動部材は、タペットとして具現化することができる。ポンプハウジングは、可動部材を往復移動可能に支持すると共に、可動部材の他端によって燃料が加圧される燃料加圧室を形成する。
【０００８】
ここで特に本願発明では、可動部材の内部に一端と他端を貫通する通孔が形成されている。よって、燃料加圧室で加圧された高圧燃料が通孔を通って、可動部材の一端へ到達する。これにより、カムリングとの摺動面に油膜が形成される。したがって、摩擦力が低減され、油膜切れによる焼き付きを防ぐことができる。
【０００９】
可動部材には、例えば請求項２に示すように、カムリングと接触する一端に凹部が形成されていることとしてもよい。このようにすれば、燃料が凹部に溜り易いため、油膜切れを一層防止することができる。
【００１０】
また、例えば請求項３に示すように、通孔と凹部とが繋がる構成としてもよい。このようにすれば、燃料加圧室から直接に凹部へ燃料を補充できるため、油膜の生成を促進することができる。さらに、請求項４、５、６に示すように、凹部の形状を円錐形、円柱形、あるいは、ドーム形として具現化してもよい。このようにすれば、可動部材とカムリングとの摺動によって油膜の広がりを促進することができる。
【００１１】
通孔の形成方向は、加工の観点からは、請求項５に示すように、可動部材の移動方向と同じであることが好ましい。
【００１２】
さらに、請求項６に示すように、可動部材の他端の面積より、可動部材の一端側の通孔の開口面積を小さくする。このようにすれば、可動部材の一端とカムリングの外壁面とが遊離することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態の燃料噴射ポンプを示す断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】第２実施形態の燃料噴射ポンプのタペットを示す断面図である。
【図４】第３実施形態の燃料噴射ポンプのタペットを示す断面図である。
【図５】比較形態の燃料噴射ポンプの可動部材を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の燃料噴射ポンプの複数の実施形態を図に基づいて説明する。本形態の燃料噴射ポンプは、車両に搭載されて用いられ、燃料タンクから低圧燃料を汲み上げ、加圧して高圧燃料をコモンレールへ送り出すものである。
【００１５】
(第１実施形態)
本形態の燃料噴射ポンプを、図１及び図２に示す。図１に示すように、燃料噴射ポンプ１０は、ハウジング本体１１と２つのシリンダヘッド１２、１３とを有する。ハウジング本体１１はアルミ製であり、シリンダヘッド１２、１３は鉄製である。本形態では、シリンダヘッド１２とシリンダヘッド１３とはほぼ同一形状に形成されているものの、螺子穴や燃料通路などの形成位置が異なっている。これに対し、螺子穴や燃料通路などの形成位置を同一にし、シリンダヘッド１２及びシリンダヘッド１３の形状を同一にすることもできる。
【００１６】
ハウジング本体１１は、図１に示すように、駆動軸２０を回転可能に支持している。駆動軸２０は、カム２１を有している。カム２１は、図２に示すように、駆動軸２０に対して偏心しており、円形状の断面を有し、駆動軸２０と一体に形成されている。カム２１の外周には、略四角形状のカムリング２３が支持されている。カムリング２３とカム２１との間には、ブッシュ２２が介在している。ブッシュ２２は、リング状の部材であり、カムリング２３の内周に固定されている。このブッシュ２２がカム２１に対して相対回転することにより、カムリング２３は、駆動軸２０の回転によって公転運動を行う。
【００１７】
駆動軸２０の直交方向には、２つのタペット２４が配置されている。これらタペット２４は、カムリング２３を挟んで対峙している。タペット２４は、タペットヘッド２４３を有している。タペットヘッド２４３は、その端面（タペット２４の一端）が平面状となっている。また、タペットヘッド２４３は、タペット２４から径方向に張り出している。このタペットヘッド２４３の張り出し部とシリンダヘッド１２、１３との間には、スプリング２６が配置されている。スプリング２６は、カムリング２３側にタペットヘッド２４３を付勢する。一方で、カムリング２３の外壁面のうちタペットヘッド２４３の端面に対応する外壁面も平面状に形成されている。スプリング２６に付勢されているタペットヘッド２４３の端面とカムリング２３の外壁面とは相互に接触し、摺動面を形成する。ハウジング１１の内部は燃料により満たされており、カムリング２３とタペットヘッド２４３とにより形成される摺動面は燃料による潤滑が図られている。
【００１８】
各シリンダヘッド１２、１３の内部には、シリンダ１２ａ、１３ａが形成されている。これらのシリンダ１２ａ、１３ａには、可動部材としてのタペット２４が往復移動可能に支持されている。シリンダ１２ａ、１３ａの内周面と、逆止部材３１の端面と、タペット２４の他端とにより、燃料加圧室４０が形成されている。図１に示すように、燃料加圧室４０には、燃料流入部３０と燃料吐出部５０とが接続されている。
【００１９】
燃料流入部３０は、逆止部材３１と燃料流入通路３２とを有する。燃料は、燃料流入通路３２から燃料加圧室４０に吸入される。逆止部材３１は、燃料加圧室４０から燃料流入通路３２に燃料が逆流することを防止する。
【００２０】
図１に示すように、一方のシリンダヘッド１２側の燃料吐出部５０は、駆動軸２０の軸方向に設けられ、逆止部材５１と燃料吐出通路５２とを有する。加圧された燃料は、燃料加圧室４０から燃料吐出通路５２を経由して吐出される。逆止部材５１は、燃料吐出通路５２から燃料加圧室４０に燃料が逆流することを防止する。他方のシリンダヘッド１３側は、図示しない配管によって一方のシリンダヘッド１２側の燃料吐出部５０と合流している。
【００２１】
次に本形態のタペット２４について詳細に説明する。図１及び図２に示すように、タペット２４の一端は、カムリング２３の外壁面に接触し、他端はシリンダ１２ａ、１３ａに挿入されている。上述したように、カムリング２３は、カム２１の回転にともないタペットヘッド２４３に対し摺動しながら自転することなく公転する。これにより、カムリング２３の外壁面の一部が、タペット２４の摺動範囲において摺動面として機能する。
【００２２】
図１及び図２に示すように、タペット２４の内部には通孔２４１が形成されている。通孔２４１は、タペット２４の燃料加圧室４０側の他端とカムリング２３側の一端とを貫通する。本形態の通孔２４１は、ほぼタペット２４の中心部に、タペット２４の移動方向と同じ方向に形成されている。なお、通孔２４１は、タペット２４の移動方向に対し傾斜して形成されてもよい。
【００２３】
タペットヘッド２４３の端面（タペット２４の一端）には凹部２４２１が形成されている。本形態では、図２に示すように、凹部２４２１に通孔２４１が開口している、なお凹部２４２１は、タペットヘッド２４３の端面のいずれの箇所に形成しても良い。また、凹部２４２１を通孔２４１の開口と異なる箇所に形成しても良い。
【００２４】
図２に示すように、本形態の凹部２４２１は円錐状に形成され、油膜の形成を促進することを図っている。円錐状の凹部２４２１の頂点は通孔２４１と繋がり、底面はカムリング２３の外壁面と接触している。
【００２５】
また、図２に示すように、本形態では、通孔２４１のタペットヘッド２４３側の開口面積Ｓ２は、タペット２４の加圧燃料室４０側の他端の面積Ｓ１よりも小さい。
【００２６】
次に、燃料噴射ポンプ１０の作動について説明する。駆動軸２０の回転に伴いカム２１が回転し、カム２１の回転に伴って、カムリング２３が自転することなく公転する。このカムリング２３の公転に伴い、カムリング２３の外壁面とタペットヘッド２４３の端面とは左右に摺動し、タペット２４は上下に往復駆動される。
【００２７】
図１は、カムリング２３の公転によってタペット２４が上死点に位置する状態を示す。カムリング２３の公転に伴い上死点にあるタペット２４が下死点側へ移動すると、内部のフィードポンプから吐出された燃料が、燃料流入通路３２から逆止部材３１を通ってシリンダヘッド１２側の燃料加圧室４０に流入する。
【００２８】
カムリング２３の公転により下死点に達したタペット２４が再び上死点に向けて上昇し、シリンダヘッド１２側の逆止部材３１が閉塞されると、燃料加圧室４０の燃料圧力が上昇する。燃料加圧室４０の燃料圧力が燃料吐出通路５２内の燃料圧力よりも上昇すると、逆止部材５１が開弁する。逆止部材５１が開弁すると、燃料加圧室４０で加圧された燃料は、燃料吐出通路５２に送出され、燃料吐出通路５２から図示しないコモンレールに供給される。なお、他方のシリンダヘッド１３側の燃料吐出部は、図示していないが、上述したシリンダヘッド１２側の燃料吐出部５０と同様の構成で交互に作動する。
【００２９】
コモンレールは燃料ポンプ１０から供給される圧力変動のある燃料を蓄圧し、一定圧力に保持する。コモンレールに蓄えられた燃料は、図示しないインジェクタへ供給される。
【００３０】
以上、説明したように本形態の燃料ポンプ１０では、タペット２４の内部に通孔２４１が形成されているため、燃料加圧室４０の燃料が通孔２４１を経由して、摺動面に導かれる。摺動面に導かれた燃料は、タペットヘッド２４３の端面とカムリング２３の外壁面との間で広がり、油膜が形成される。タペット２４とカムリング２３との間で油膜が形成されることにより、タペット２４とカムリング２３との摩耗が低減される。また、燃料が通孔２４１を通って直接にタペット２４とカムリング２３との間に供給され、摺動面に油膜が形成されるため、タペット２４とカムリング２３との間の油膜切れを防止することができる。よって、摺動面の油膜切れによる摩耗及び焼付きが低減できる。
【００３１】
また、本形態によると、タペットヘッド２４３の端面には、通孔２４１と繋がっている凹部２４２１が形成されている。タペットヘッド２４３の端面に、凹部２４２１を有することによって、摺動面に導かれた燃料は、凹部２４２１にたまりつつ、摺動面に広がり、油膜を形成する。よって、タペット２４とカムリング２３との間で油膜切れを防止することができる。
【００３２】
さらに、凹部２４２１は円錐状に形成され、油膜の形成及び保持力が促進される。凹部２４２１を円錐状にすることによって、凹部２４２１の内側面がテーパ状に形成されている。したがって、凹部２４２１に溜まった燃料は、タペット２４とカムリング２３との間に入り易いため、摺動面での油膜の形成を促進することができる。よって、油膜を積極的に形成し、摺動面の摩耗及び焼付きを防止することができる。
【００３３】
本形態では、図１及び図２に示すように、通孔２４１のタペットヘッド２４３側の開口面積Ｓ２を、タペット２４の加圧燃料室４０側の他端の面積Ｓ１よりも小さくなるようにしている。このようにすると、タペット２４とカムリング２３とは常に密着する。したがって、燃料を圧送する時タペット２４とカムリング２３とが遊離することを防止できる。
【００３４】
(第２実施形態)
本形態の燃料ポンプ１０を図３に示す。上記形態と実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、説明を省略する。図３に示すように、本形態では凹部２４２２を円柱状とする。このような構成を採用しても、上記形態と同様、摺動面の摩耗及び焼付きを防止することができる。
【００３５】
(第３実施形態)
本形態の燃料ポンプ１０を図４に示す。上記形態と実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、説明を省略する。図４に示すように、本形態では凹部２４２３をドーム状とする。このような構成を採用しても、上記形態と同様、摺動面の摩耗及び焼付きを防止することができる。
【００３６】
以上、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々なる形態で実施できる。
【符号の説明】
【００３７】
１０：燃料噴射ポンプ、１１：ハウジング本体（ポンプハウジング）、１２：シリンダヘッド（ポンプハウジング）、１２ａ：シリンダ、１３：シリンダヘッド（ポンプハウジング）、１３ａ：シリンダ、２０：駆動軸、２１：カム、２２：ブッシュ、２３：カムリング、２４：タペット、２４１：通孔、２４２１、２４２２、２４２３：凹部、２４３：タペットヘッド、３０：燃料流入部、３１：逆止部材、３２：燃料流入通路、４０：シリンダ、４１：燃料加圧室、５０：燃料吐出部、５１：逆止部材、５２：燃料吐出通路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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